液态奶产品中陶瓷膜的杀菌技术

目前，国内液态奶产品主要包括巴氏杀菌奶和超高温灭菌奶。 ESL（延长保质期）牛奶是一种延长保质期的巴氏杀菌牛奶，是乳品加工行业的研究热点。巴氏杀菌牛奶的保质期短，味道差。 UHT牛奶具有更长的保质期，但营养损失大，蛋白质变性更多，维生素损伤严重，外观和味道更少[2]。基于风味和保质期，ESL牛奶出现了。通过杀死或减少牛奶中的微生物，可以延长乳制品的保质期。常见的灭菌技术包括：离心灭菌技术，超高压灭菌技术，紫外线灭菌技术，二氧化碳灭菌技术，膜分离灭菌技术。等待。其中，膜分离技术是20世纪成功开发的一种新型，高效，精密的分离技术。其原理是利用聚合物膜的选择性渗透性，以浓度梯度，压力梯度或电位梯度为驱动力。进行传质以实现不同组分的分离和纯化[3]。无机膜是膜分离技术发展的新阶段。其主要材料是稳定的ZrO2，TiO2和Al2O3。这些材料通过溶胶 - 凝胶法涂覆在陶瓷载体上，因此一般的无机膜也称为陶瓷。膜。陶瓷膜在乳品工业中的应用主要是超滤和微滤膜。微滤膜捕获脂肪，细菌和大分子酪蛋白，并渗透相对小的分子量物质，如乳蛋白，乳糖和盐。微滤在乳品工业中的应用主要是脱脂和浓缩大分子，其由乳中成分的大小决定。陶瓷膜具有耐高温，耐腐蚀，机械性能好，清洗方便，使用寿命长等优点，在乳品行业得到越来越广泛的应用。陶瓷膜用于牛奶的杀菌技术，国外有一些报道，但国内相关研究较少。本实验研究了无机陶瓷膜交叉流技术在牛奶微滤灭菌中的应用，取得了良好的效果。讨论了影响灭菌效果的因素，得出了最佳操作条件，为相关工业生产提供了实验依据。 1材料与方法1.1材料南京威刚乳业有限公司生鲜乳，营养琼脂培养基，0.50％NaOH，0.50％多聚磷酸钠，0.10％EDTA，0.20％十二烷基苯磺酸钠。 1.2仪器LRH-250A生化培养箱广东医药机械厂，UL-40AC牛奶成分分析仪杭州浙大优创科技有限公司，SJM-IM无机陶瓷膜过滤设备合肥世界膜工程有限公司1.3方法1.3.1实验系统消毒杀灭实验系统中的致病微生物，用50％NaOH溶液在50-60℃灭菌，杀菌剂灭菌30分钟，灭菌后用纯水冲洗至中性。 1.3.2原料乳脱脂乳脂肪球的粒径为0.1~22.0μm，基本上覆盖了牛奶中所有细菌的大小，严重影响了灭菌过滤效果。因此，应在微滤之前分离乳脂，并将脱脂乳过滤并灭菌。分离的乳膏可以单独灭菌或与渗余物混合，然后灭菌，然后与灭菌的脱脂乳混合以进行标准化。在该实验中，通过离心分离技术获得脱脂乳，并且脂肪含量<0.50％。 1.3.3脱脂牛奶过滤条件选择错流微滤脱脂乳，观察并记录不同膜孔径随压力（0.04~1.6mpa），时间（0~60min），温度（25~50°）的渗透通量变化c）发生了。="" 1.3.4微滤工艺条件陶瓷膜微滤杀菌效果和渗透通量的优化受到影响由三个因素组成：孔径，温度和压力。因此，基于单因素测试，每个因子选择三个级别，并且选择l9。="" （34）正交试验表，结果如表1所示.1.3.5微生物试验菌落总数：在营养琼脂培养基中计数，置于（36±1℃）培养箱中48小时。孢子总数的测定：将过滤前后的脱脂乳在80℃下灭菌10分钟，然后冷却，并根据不同的稀释度涂上营养琼脂，置于（36±1℃）培养箱中72小时后计数。="" 1.3.6脱脂乳质量的测定在不同的过滤条件下，用乳成分分析仪测定脱脂前后脱脂乳蛋白，乳糖和脱脂乳含量的变化，以及养分成分的保留。脱脂牛奶进行了分析。="" 1.3.7膜的清洗和回收过滤完成后，应及时清洗陶瓷膜。本实验采用化学清洗方法，在室温下使用复合清洗剂（0.5％多磷酸钠，0.1％edta，0.2％十二烷基苯磺酸钠）45至60分钟，每次用纯水冲洗一圈，洗至中性（ph="" 7）。在清洗结束后，测量此时陶瓷膜的纯水通量，并与过滤前的纯水通量进行比较，要求膜通量回收率大于90％。="" 2结果与分析2.1不同孔径对脱脂奶的杀菌效率和成分的影响。该实验使用孔径为0.5,0.8和1.2μm的陶瓷膜在25℃下进行，tmp（传输膜压力）="0.12MPa。主要研究细菌和孢子的去除效率以及蛋白质，乳糖和非脂乳固体的保留率。结果如图1所示。从图1中可以看出，当三孔膜微滤脱脂乳时，细菌的保留率在99％以上，孢子的保留率在95％以上，并且灭菌率很高。蛋白质和非脂乳固体的排斥随着孔径的增加而减小，这与郭本恒[9]的相似，但结果是蛋白质排斥和分子量截止是负线性的。关系，本实验直接反映了蛋白质保留与孔径之间的负相关关系，直接反映了孔径对蛋白质保留的影响。三种孔径的膜具有非常低的乳糖排斥性并且几乎100％可渗透，主要是因为乳糖分子的尺寸小，仅为约0.8nm。" 2.2膜渗透通量随时间的变化为0.12="" mpa。在相同温度下，随时间测量三种孔径的膜渗透通量。结果如图2所示。从图2可以看出，三种孔径的膜渗透通量随着过滤时间的增加而减小，这主要是因为许多不同分子量的大分子蛋白同时形成膜由于大分子蛋白质，毛孔通过膜孔。低扩散速率受静电效应的影响，这导致一些大分子蛋白质保留在膜的孔中，这加剧了浓度极化并导致渗透通量降低。该图还表明，1.2μm孔径的膜渗透通量衰减较小，而0.5和0.8μm孔径的膜渗透通量分别减弱30％和50％，衰减较大，表明膜孔堵塞严重。="" 2.3压力对膜渗透通量的影响在室温25℃下，调节压力并测量膜渗透通量随压力的变化。结果如图3所示。从图3可以看出，随着压力的增加，0.5μm和1.2μm孔径的膜渗透通量增加，但当tmp达到0.12mpa时，渗透通量增加很少，="" 0.5μm孔径的膜甚至略有下降。="" 。孔径为0.8μm的膜渗透通量在0.12mpa时达到最大值，降至0.16mpa，可能受浓度极化的影响。由于压力进一步增加，渗透通量增加。不太明显。通常，在tmp=""><0.12mpa时，渗透通量随压力增加而增加，表明微滤过程主要受压力在此压力范围内控制，但随着压力进一步增加，渗透量增加量不明显，它最初受浓度极化的影响，渗透通量趋于稳定。因此，微滤的最佳压力被认为是约0.12mpa。 2.4温度对膜渗透通量的影响温度也是影响渗透通量和蛋白质保留的因素。随着温度的升高，脱脂乳的密度降低，有利于渗透通量的增加。在该实验中，在tmp="0.12MPa和25-50℃的温度范围的条件下观察膜渗透通量。结果如图4所示。从图4可以看出，随着温度的逐渐升高，不同孔径的膜渗透通量逐渐增大。这是因为温度越高，粘度越小，扩散系数越大，组分的溶解度越大。这增加了渗透通量并降低了蛋白质的保留。但是，温度不应该太高。如果温度太高，则牛奶的风味品质会降低，甚至蛋白质也会变性。因此，最佳温度被认为是在50℃以内。" 2.5正交试验结果为了获得最佳的微滤过程，在单因素的基础上选择孔径，温度和压力三个因素进行正交试验，以灭菌率和渗透通量为测量指标。通过视觉方法分析结果，结果显示在表2中。表2中的结果显示细菌灭菌率高于99％。范围分析表明，影响细菌去除率的因素主要顺序为：a=""> C> B，膜孔径对细菌去除率的影响最大，孢子去除率在95％-100％之间，和各种因素。孢子去除率的顺序为：B> C> A，温度对孢子去除率的影响最大，影响渗透通量的因素的主要顺序为：B> A> C，温度与渗透通量最有影响力的。通过观察各种因素对渗透通量的影响可以得到相同的结果（图2）。 5）。 0.8μm膜孔径的渗透通量最低，膜孔径1.2μm的渗透通量最高，膜孔径的渗透通量为0.8μm。该量低于0.5μm膜的孔径。这主要是因为孔径增加至0.8μm，并且可以穿过膜的孔的物质增加。许多大分子蛋白质同时引起通过膜孔的堵塞，并且渗透的实际孔径变小，导致渗透物通量减少。当过滤1.2μm膜孔径时不是这种情况。这是因为当孔径增加到一定程度时，大分子蛋白质阻塞膜孔的现象减轻，浓差极化程度降低，渗透通量增加。从图5中可以看出，随着温度升高，渗透通量逐渐增加。渗透通量在0.12MPa的压力下达到最高。结合每个因素的均值和视觉分析，过滤过程的最佳组合是A3B3C2。即，膜孔径为1.2μm，过滤温度为50℃，压力为0.12MPa。 2.6膜清洁和回收在该实验中，使用复合清洁剂（0.5％多磷酸钠，0.1％EDTA，0.2％十二烷基苯磺酸钠）来清洁脱脂乳过滤系统的膜45-60分钟。清洁温度为室温。在清洁完成后，测量纯水的渗透通量，并且与过滤之前相比，分析膜的回收率。在实验测量后，膜的回收率为100％。 3 Concl3.1无机陶瓷膜用作灭菌膜材料，具有性质稳定，耐酸碱，耐高温，耐压，易清洗，消毒方便，使用寿命长等优点。无机陶瓷膜微滤脱脂乳杀菌的实验参数如下：膜孔径为1.2μm，过滤温度为50℃，TMP为0.12MPa。 3.2在上述过滤工艺参数条件下，细菌灭菌率达到99％以上，孢子去除率达到95％以上。 3.3在该工艺条件下，对脱脂乳有效成分含量的影响很小，不仅可以保持牛奶新鲜，还可以保证牛奶的质量，使大量生产优质乳制品成为可能。 3.4陶瓷膜系统复合清洗剂（0.5％多磷酸钠，0.1％EDTA，0.2％十二烷基苯磺酸钠）用于室温下清洗和回收膜，可有效去除膜表面的污染物。它简单有效，薄膜回收率达到100％。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器